JP2826489B2 - Combustion status detection method - Google Patents

Combustion status detection method

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JP2826489B2
JP2826489B2 JP21545295A JP21545295A JP2826489B2 JP 2826489 B2 JP2826489 B2 JP 2826489B2 JP 21545295 A JP21545295 A JP 21545295A JP 21545295 A JP21545295 A JP 21545295A JP 2826489 B2 JP2826489 B2 JP 2826489B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの燃焼状況
を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion state detecting method for detecting a combustion state of a burner based on an audio signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】可燃性の燃料を燃焼させたときの熱量を
加熱対象の加熱に用いて工業的な応用に利用する場合に
は、燃料の燃焼状態を安定化させることが生産効率を向
上させる上で重要となっている。ところが、燃料を燃焼
させると、バーナへの燃料供給量や空気流量、燃焼に伴
う蒸気等の二次生成物量により燃焼状態が不安定化した
り、失火状態に陥ることがある。従って、通常、燃料を
燃焼させる場合には、バーナの燃焼状況を常時検知し、
燃焼状況に応じて燃料供給量や燃料流量、燃料圧力、供
給空気量等の燃焼条件を調整して燃焼状態を安定化した
り、失火時には即座に再点火制御するようになってい
る。
2. Description of the Related Art In a case where the amount of heat generated when combustible fuel is burned is used for heating an object to be heated and utilized for industrial applications, stabilizing the combustion state of the fuel improves production efficiency. Is important above. However, when the fuel is burned, the combustion state may become unstable or fall into a misfire state due to the amount of fuel supplied to the burner, the flow rate of air, and the amount of secondary products such as steam accompanying combustion. Therefore, normally, when burning fuel, the combustion state of the burner is always detected,
Combustion conditions such as fuel supply amount, fuel flow rate, fuel pressure, supply air amount and the like are adjusted according to the combustion situation to stabilize the combustion state, and re-ignition control is performed immediately upon misfire.

【0003】ところで、バーナの燃焼状況を検知する方
法には、燃焼時および失火時の音響や圧力変動を基にし
て検知する方法がある。この方法は、従来、図11およ
び図12に示すように、バーナ39の火炎の近傍にプロ
ーブ38を介して例えばマイク31を配設し、このマイ
ク31により得られた音声信号から帯域通過フィルタ3
3および平滑回路34により所定の周波数領域の平均値
を求めた後、この平均値と、しきい値発生回路36から
の規定値とを比較器35により比較することによって、
バーナの燃焼状況を検知するものである。
Incidentally, as a method of detecting the combustion state of the burner, there is a method of detecting the combustion state based on the sound and pressure fluctuation at the time of combustion and misfire. Conventionally, as shown in FIGS. 11 and 12, for example, a microphone 31 is arranged near a flame of a burner 39 via a probe 38, and a bandpass filter 3 is obtained from an audio signal obtained by the microphone 31.
3 and an average value in a predetermined frequency region obtained by the smoothing circuit 34, and the average value is compared with a specified value from the threshold value generation circuit 36 by a comparator 35.
It detects the combustion status of the burner.

【0004】[0004]

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃焼状況検知方法では、マイク31からの音声信号
がバーナ39の燃焼条件により変動すると、これらの音
声信号の所定の周波数領域の平均値も変動することにな
ることから、このような変動し易い平均値と一定の規定
値とを比較しても高い信頼性でもって燃焼状況を検知す
ることができないという問題がある。
However, in the above-described conventional combustion state detecting method, when the voice signal from the microphone 31 fluctuates due to the combustion conditions of the burner 39, the average value of these voice signals in a predetermined frequency region also fluctuates. Therefore, there is a problem that the combustion state cannot be detected with high reliability even when such an average value that tends to fluctuate and a certain specified value are compared.

【0005】従って、本発明は、マイク31から得られ
る音声信号がバーナ39の燃焼条件により変動した場合
でも、高い信頼性でもって着火、失火等の燃焼状況を認
識することができる燃焼状況検知方法を提供しようとす
るものである。
Accordingly, the present invention provides a method for detecting a combustion state which can recognize a combustion state such as ignition or misfire with high reliability even when the voice signal obtained from the microphone 31 fluctuates due to the combustion conditions of the burner 39. It is intended to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃
焼状況検知方法であり、下記の特徴を有している。即
ち、上記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手
段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関度を求
め、該相関度を規定値と比較することによって、上記バ
ーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned object, there is provided a combustion state detecting method for detecting a combustion state of a burner based on a voice signal, and has the following features. That is, by obtaining sound signals from a plurality of systems of sound detecting means forming a pair with the burner, determining the degree of correlation between these sound signals, and comparing the degree of correlation with a specified value, the combustion state of the burner is determined. It is characterized by detecting.

【0007】上記の構成によれば、バーナの燃焼条件の
変化により音声が変化すると、この音声を検出する音声
検出手段から獲得された音声信号も変化することになる
が、これらの音声信号は、同一の音声を検出して形成さ
れたものであるため、変化量が相関を有したものになっ
ている。従って、これらの音声データの相関度は、燃焼
条件の変化により音声が変化しても、燃焼状況に対応し
た値を示すことになる。これにより、燃焼状況を把握す
る際に用いられる規定値が一定にされていても、相関度
が燃焼状況に対応しているため、高い信頼性でもって燃
焼状況を検知することが可能になっている。
According to the above arrangement, if the sound changes due to a change in the combustion condition of the burner, the sound signal obtained from the sound detecting means for detecting the sound also changes. Since the sound is formed by detecting the same voice, the amount of change has a correlation. Therefore, the correlation degree of these sound data indicates a value corresponding to the combustion state even if the sound changes due to a change in the combustion condition. As a result, even if the prescribed value used for grasping the combustion state is fixed, the degree of correlation corresponds to the combustion state, so that the combustion state can be detected with high reliability. I have.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1ないし図
10を用いて説明する。例えば発電所のボイラ炉等の炉
内には、10本〜40本の主バーナが配置されている。
図1は、そのうちの2本の主バーナ25A・25A’を
示したものであり、23は炉壁、24はバーナ口であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For example, 10 to 40 main burners are arranged in a furnace such as a boiler furnace of a power plant.
FIG. 1 shows two of the main burners 25A and 25A ', 23 is a furnace wall, and 24 is a burner port.

【0009】本実施例においては、炉壁23に設けた各
バーナのバーナ口24に、対をなすマイク(この例で
は、2本)のプローブ22の音取り入れ口が配置されて
いる。21A1 ・21A2 は、プローブ22を主バーナ
25Aのバーナ口26に臨ませたマイクである。21A
1 ’・21A2 ’は、プローブ22を主バーナ25A’
のバーナ口26に臨ませたマイクである。
In the present embodiment, a pair of microphones (in this example, two) of a probe 22 are arranged at a burner port 24 of each burner provided on the furnace wall 23. 21A 1 · 21A 2 is a microphone to face the probe 22 to the burner port 26 of the main burners 25A. 21A
1 '・ 21A 2 ' connects probe 22 to main burner 25A '
Microphone facing the burner opening 26 of the camera.

【0010】今、主バーナ25Aが着火し、主バーナ2
5A’が失火しているとすると、マイク21A1 ・21
2 は、主バーナ25Aの燃焼音SXと気流音SYとの
合成音を受音し、これを電気的な音声信号に変換するこ
とになる。そして、この音声信号の周波数特性をそれぞ
れSA1 およびSA2 とすると、マイク21A1 ’・2
1A2 ’は、主バーナ25A’が失火しているため、気
流音SYのみを受音して音声信号に変換することにな
る。
Now, the main burner 25A is ignited and the main burner 2A is fired.
Assuming that 5A 'is misfired, the microphones 21A 1 , 21
A 2 is to sound receiving the synthesized sound of the combustion noise SX and flow noise SY main burners 25A, will convert it into electrical audio signals. Then, when the frequency characteristic of the audio signal and SA 1 and SA 2, respectively, the microphone 21A 1 '· 2
In 1A 2 ′, since the main burner 25A ′ has misfired, only the airflow sound SY is received and converted into an audio signal.

【0011】上記の音声信号の周波数パターンをそれぞ
れSA1 ’およびSA2 ’とすると、炉壁23が吸音性
の高い炉材から形成され、残響音が無いと仮定した場
合、SA1 =SA2 およびSA1 ’=SA2 ’であるか
ら、SA1 とSA2 の相関性(RA1-A2 )は、(R
A1-A2 )=1になると考えられる。同様に、SA1 ’と
SA2 ’の相関性(RA1'-A2' )は、(RA1'-A2' )=
1になると考えられる。即ち、対をなすマイク相互の周
波数パターンの相関度は、RA1-A2 =RA1'-A2' =1に
なると考えられる。また、SA1 とSA1 ’、SA2
との相関度、SA2 とSA1 ’、SA2 ’との相関度、
即ち、着火バーナ側のマイクと失火バーナ側のマイクの
周波数パターンの相関度RA-A'は、RA-A'=0になると
考えられる。尚、実際には、残響音が存在するので、R
A'-A' ≠1(1に近い有意の値)、RA-A'≠0(0に近
い値)になると考えられる。
Assuming that the frequency patterns of the above audio signals are SA 1 'and SA 2 ', respectively, assuming that the furnace wall 23 is made of a furnace material having a high sound absorbing property and that there is no reverberation sound, SA 1 = SA 2 And SA 1 ′ = SA 2 ′, the correlation between SA 1 and SA 2 (R A1-A2 ) is (R
A1-A2 ) = 1. Similarly, the correlation (R A1′-A2 ′ ) between SA 1 ′ and SA 2 ′ is (R A1′-A2 ′ ) =
It is considered to be 1. That is, the correlation of the microphone mutual frequency pattern paired is considered to be R A1-A2 = R A1'- A2 '= 1. SA 1 and SA 1 ′, SA 2
, The degree of correlation between SA 2 and SA 1 ′, the degree of correlation with SA 2 ′,
That is, it is considered that the correlation degree RA-A ' of the frequency patterns of the microphone on the ignition burner side and the microphone on the misfire burner side is RA-A' = 0. Since a reverberation sound actually exists, R
It is considered that A'-A ' ≠ 1 (a significant value close to 1) and RA-A' ≠ 0 (a value close to 0).

【0012】次に、本発明者等は、上記の相関度R
A1'-A2・RA1'-A1についての関係を確認するため、主バ
ーナ25Aを着火および失火させたときのSA1 とSA
2 の相関度を求める実験を行った。そして、図2に示す
ように、主バーナ25Aが着火している時のSA1 とS
2 の相関度の周波数分析結果と、図3に示すように、
主バーナ25Aが失火している時のSA1 ’とSA2
の相関度の周波数分析結果とを得た。尚、実験中におい
ては、上記の主バーナ25Aの他、同時に他の主バーナ
4本も着火させ、他のバーナに起因する反響音も発生さ
せた。
Next, the present inventors have determined that the correlation R
To confirm the relationship for A1'-A2 · R A1'-A1 , SA 1 and SA when ignite and misfire main burners 25A
An experiment to determine the degree of correlation of 2 was performed. Then, as shown in FIG. 2, and SA 1 when the main burners 25A is ignited S
As shown in FIG. 3 and the frequency analysis result of the correlation degree of A 2 ,
SA 1 'and SA 2 ' when main burner 25A is misfired
And the frequency analysis result of the degree of correlation were obtained. During the experiment, in addition to the main burner 25A, four other main burners were also ignited at the same time, and reverberation caused by the other burners was also generated.

【0013】両図2・3の対比から、600〜1000
Hzの周波数帯域(実線矢印で示す範囲)における相関
度が両図において大きく異なっていることが判明し
た。。図4は、着火している他の主バーナの燃焼音がセ
ンサ21A1 ・21A2 の出力に与える影響、即ち、そ
の他の主バーナのマイク出力とマイク21A1 ・21A
2 出力との相関度の周波数分析結果を示したものであ
る。この図1と図2の対比から明らかなように、上記し
た周波数帯域では、音センサ21A1 ・21A2の出力
は、他の主バーナの燃焼音に影響されないことが理解さ
れる。
From the comparison between FIGS. 2 and 3, 600 to 1000
It was found that the degree of correlation in the frequency band of Hz (the range indicated by the solid arrow) was significantly different in both figures. . 4, the influence of the combustion noise of the other main burner is ignited has on the output of the sensor 21A 1 · 21A 2, i.e., other main burner microphone output and microphone 21A 1 · 21A
9 shows a frequency analysis result of a degree of correlation with two outputs. As evident from comparison of FIG. 1 and FIG. 2, in the frequency band described above, the output of the sound sensor 21A 1 · 21A 2 is understood that it is not affected by the combustion noise of the other main burners.

【0014】上記の考察から、 (A)主バーナ25Aに配設した対をなすマイク21A
1 ・21A2 の出力の相関度は、着火時と失火時とで大
きく異なる。 (B)主バーナ25Aに配設した対をなすマイク21A
1 ・21A2 の出力と他の主バーナに配設したセンサの
出力との相関度は、実質上、無いに等しい、ことが理解
される。
From the above considerations, (A) a pair of microphones 21A disposed on the main burner 25A
Correlation of the output of 1 · 21A 2 is significantly different between misfire and the time of ignition. (B) A pair of microphones 21A disposed on the main burner 25A
Correlation between the output of the arranged the sensor 1 · 21A 2 outputs and the other main burner, substantially equal to no, it is understood.

【0015】従って、主バーナに配設した対をなすマイ
クの出力相互の特定の周波数帯域における相関度を監視
し、この相関度が有意の値であれば、当該主バーナが着
火中であると判定し、有意の値でないと、失火したもの
と判定することができることが確認された。
Therefore, the correlation between the outputs of the paired microphones arranged in the main burner in a specific frequency band is monitored, and if the correlation is a significant value, it is determined that the main burner is ignited. It was determined that if it was not a significant value, it was possible to determine that a misfire had occurred.

【0016】尚、本発明者等の実験によれば、上記の有
意の値として、0.4を設定すれば、充分実用的であっ
た。また、主バーナ25Aが完全失火した時(即ち、燃
焼空気の炉内への送り込みが無いので気流音も、燃焼音
も無い状態)には、マイク21A1 ・21A2 が他の主
バーナによる音を受音し、図5に示すように、相関度
(これをRA0-A0 とする)が高くなるが、この「完全失
火」は、人為的に行われるのが常であるので、識別もし
くは判別を要しないものである。
According to experiments by the present inventors, it was sufficiently practical to set 0.4 as the significant value. Further, when the main burners 25A is complete misfire (i.e., even flow noise since there is no feed to the furnace of the combustion air, there is no state combustion noise), the sound microphone 21A 1 · 21A 2 is due to other main burner And the degree of correlation (referred to as R A0 -A 0 ) increases as shown in FIG. 5, but since this “complete misfire” is usually performed artificially, No distinction is required.

【0017】これにより、マイク21A1 ・21A2
出力する電気的な音声信号の望ましくは特定の周波数成
分の相関度を演算により求め、この相関度と規定値(例
えば、上記0.4)とを比較するという手順によって、
着火/失火等の燃焼状況を自動検知できることが明らか
になった。
[0017] Accordingly, desirably the electric audio signal outputted by the microphone 21A 1 · 21A 2 are determined by calculating the correlation of a specific frequency component, and a specified value the correlation (e.g., above 0.4) By comparing
It became clear that the combustion status such as ignition / misfire can be automatically detected.

【0018】次に、上記の手順を実行することにより燃
焼状況を検知する燃焼状況検知装置の構成を説明する。
Next, the configuration of a combustion state detecting device for detecting a combustion state by executing the above procedure will be described.

【0019】この燃焼状況検知装置は、図6に示すよう
に、2系統の音声検出部1・1を有している。各音声検
出部1は、図示しない火炎発生装置に対して左右一対に
配置され、音声信号を検出するマイクおよびプローブか
らなるマイクプローブ2と、マイクプローブ2により検
出された音声信号を増幅するアンプ3と、アンプ3によ
り増幅された音声信号中の高周波成分(周波数fh以上
の周波数領域)を通過させるハイパスフィルタ4と、ハ
イパスフィルタ4を通過した音声信号中の低周波成分
(周波数fl以下の周波数領域)を通過させるローパス
フィルタ5とを有している。
As shown in FIG. 6, the combustion state detecting device has two systems of sound detecting units 1.1. Each of the sound detectors 1 is arranged in a left and right pair with respect to a flame generator (not shown), and includes a microphone probe 2 including a microphone and a probe for detecting a sound signal, and an amplifier 3 for amplifying the sound signal detected by the microphone probe 2. And a high-pass filter 4 that passes a high-frequency component (frequency region equal to or higher than the frequency fh) in the audio signal amplified by the amplifier 3, and a low-frequency component (frequency region equal to or lower than the frequency fl) in the audio signal that has passed through the high-pass filter 4. ) Is passed through the low-pass filter 5.

【0020】上記のアンプ3およびフィルタ4・5に
は、それぞれトリマ6が接続されており、各トリマ6を
操作することによりアンプ3の増幅率や各フィルタ4・
5の周波数fh・flが微調整されるようになってい
る。尚、アンプ3およびフィルタ4・5には、増幅率お
よび周波数fh・flを段階的に切り替え可能とするデ
ィップスイッチ等の切替器が接続されていることが望ま
しい。
A trimmer 6 is connected to each of the amplifier 3 and the filters 4 and 5. By operating each of the trimmers 6, the amplification factor of the amplifier 3 and each of the filters 4 and 5 are controlled.
5, the frequency fh · fl is finely adjusted. It is preferable that a switch such as a dip switch that can switch the amplification factor and the frequency fh · fl stepwise be connected to the amplifier 3 and the filters 4 and 5.

【0021】上記の両音声検出部1・1は、音声信号を
基にして燃焼状況を判断する演算処理ボード7に接続さ
れている。演算処理ボード7は、音声信号をデジタル値
の音声データに変換して取り込むA/D変換部8と、音
声データをデータ処理して評価値を求めるCPU(Cent
ral Prosessing Unit)部9と、CPU部9と協調してデ
ータ処理中のFFT変換等の演算処理を行うDSP(Dig
ital Signal Prosessor)部10と、外部データがパラレ
ル入力されるPI(Parallel Input)部11と、データ処
理後の評価値をパラレル出力するPO(Parallel Outpu
t) 部12と、評価値をアナログ値に変換して出力する
D/A変換部13とを有している。
The two sound detectors 1 and 1 are connected to an arithmetic processing board 7 for judging the combustion state based on the sound signal. The arithmetic processing board 7 includes an A / D converter 8 which converts an audio signal into audio data of a digital value and takes in the data, and a CPU (Cent
ral Prosessing Unit) unit 9 and a DSP (Dig) that performs arithmetic processing such as FFT conversion during data processing in cooperation with the CPU unit 9.
Ital Signal Prosessor (PI) unit 10, a PI (Parallel Input) unit 11 to which external data is input in parallel, and a PO (Parallel Outpu) that outputs evaluation values after data processing in parallel.
t) unit 12 and a D / A conversion unit 13 that converts an evaluation value into an analog value and outputs the analog value.

【0022】上記のA/D変換部8には、上述の音声検
出部1・1が接続されており、これらの音声検出部1・
1から音声信号が入力されるようになっている。そし
て、A/D変換部8は、音声信号を音声データに変換し
た後、CPU部9に出力するようになっている。また、
PI部11には、ディップスイッチ等の処理切替スイッ
チ14が接続されており、処理切替スイッチ14は、音
声データの処理内容を指定する切替データ信号をPI部
11を介してCPU部9に入力するようになっている。
The A / D converter 8 is connected to the voice detectors 1 and 1.
1, an audio signal is input. The A / D converter 8 converts the audio signal into audio data and then outputs the audio data to the CPU 9. Also,
A processing changeover switch 14 such as a dip switch is connected to the PI unit 11, and the processing changeover switch 14 inputs a switching data signal designating the processing content of the audio data to the CPU unit 9 via the PI unit 11. It has become.

【0023】上記のA/D変換部8およびPI部11か
ら音声データおよび切替データ信号が入力されるCPU
部9は、必要に応じてDSP部10にアクセスして演算
処理を行わせながら、音声データを切替データ信号の指
定する処理内容でもってデータ処理するようになってい
る。
CPU to which audio data and switching data signals are input from A / D converter 8 and PI unit 11
The unit 9 accesses the DSP unit 10 as needed to perform arithmetic processing, and performs data processing on the audio data in accordance with the processing specified by the switching data signal.

【0024】即ち、CPU部9は、切替データ信号によ
り2種類のデータ処理を実行するようになっている。第
1のデータ処理は、2系統の音声検出部1・1から得ら
れた各音声データをFFT(Fast Fourier Transform)変
換してFFTスペクトルデータをそれぞれ求めた後、こ
れらのFFTスペクトルデータの相関度を示すコヒーレ
ンス値を求め、さらに、所定の周波数領域のコヒーレン
ス値の積分値を評価値として求めるようになっている。
That is, the CPU section 9 executes two types of data processing based on the switching data signal. In the first data processing, FFT (Fast Fourier Transform) conversion is performed on each voice data obtained from the two voice detection units 1 and 1 to obtain FFT spectrum data, and then the degree of correlation between these FFT spectrum data is obtained. Is obtained, and an integrated value of coherence values in a predetermined frequency region is obtained as an evaluation value.

【0025】また、第2のデータ処理は、2系統の音声
検出部1・1から得られた各音声データをFFT変換し
てFFTスペクトルデータをそれぞれ求めた後、これら
のFFTスペクトルデータの相関度を示すコヒーレンス
値を求め、さらに、異なる2か所の周波数領域のコヒー
レンス値の積分値をそれぞれ求め、これらの積分値の比
を評価値として求めるようになっている。
In the second data processing, each of the voice data obtained from the two systems of voice detectors 1 and 1 is subjected to FFT to obtain FFT spectrum data, and then the degree of correlation between these FFT spectrum data is obtained. Are obtained, and the integrated values of the coherence values in two different frequency regions are obtained, and the ratio of these integrated values is obtained as the evaluation value.

【0026】上記のCPU部9は、D/A変換部13お
よびPO部12に接続されており、これらのD/A変換
部13およびPO部12に評価値をそれぞれ出力するよ
うになっている。D/A変換部13は、2系統のアナロ
グ出力系19・19に接続されており、各出力系19に
評価値をアナログ信号に変換して出力するようになって
いる。各アナログ出力系19は、出力信号を増幅するア
ンプ15と、アンプ15の増幅率を微調整するトリマ1
6と、アンプ15から出力された出力信号の電圧値等を
表示する表示器17とを備えており、出力状態を表示器
17により確認させながら外部に出力するようになって
いる。一方、PO部12は、4系統のデジタル出力系2
0…に接続されており、各出力系20に評価値をパラレ
ルのデジタル信号として出力するようになっている。そ
して、各デジタル出力系20は、ランプ18を備えるこ
とによって、出力状態をランプ18により確認させなが
ら外部に出力するようになっている。
The CPU section 9 is connected to the D / A conversion section 13 and the PO section 12, and outputs an evaluation value to the D / A conversion section 13 and the PO section 12, respectively. . The D / A conversion unit 13 is connected to two analog output systems 19, 19, and converts the evaluation value into an analog signal to each output system 19 and outputs the analog signal. Each analog output system 19 includes an amplifier 15 for amplifying an output signal and a trimmer 1 for finely adjusting the amplification factor of the amplifier 15.
6 and a display 17 for displaying the voltage value and the like of the output signal output from the amplifier 15. The output state is output to the outside while being checked by the display 17. On the other hand, the PO unit 12 has four digital output systems 2.
, And outputs the evaluation value to each output system 20 as a parallel digital signal. Each digital output system 20 is provided with the lamp 18 so that the output state is output to the outside while the output state is confirmed by the lamp 18.

【0027】上記のアナログ出力系19およびデジタル
出力系20は、図示しない判別装置等に接続されてお
り、判別装置は、評価値(コヒーレンス値の積分値、積
分値の比)と規定値とを比較することにより燃焼状況を
把握するようになっている。
The analog output system 19 and the digital output system 20 are connected to a discriminating device or the like (not shown), and the discriminating device compares the evaluation value (integrated value of coherence value, ratio of integrated value) with a specified value. By comparing, the combustion state is grasped.

【0028】上記の構成において、燃焼状況検知装置の
動作について説明する。燃焼が開始されると、この燃焼
に伴う音声がマイクプローブ2・2により検知され、電
気的な音声信号として音声検出部1・1に取り込まれる
ことになる。各音声検出部1の音声信号は、アンプ3に
より増幅された後、ハイパスフィルタ4およびローパス
フィルタ5により所定の周波数領域のみの成分とされる
ことになる。そして、演算処理ボード7のA/D変換部
8に出力され、A/D変換部8によりデジタル値の音声
データに変換された後、CPU部9に出力されることに
なる。
The operation of the combustion state detecting device in the above configuration will be described. When the combustion is started, the sound accompanying the combustion is detected by the microphone probes 2 and 2 and taken into the sound detection unit 1 1 as an electric sound signal. After being amplified by the amplifier 3, the audio signal of each audio detector 1 is converted into a component only in a predetermined frequency region by the high-pass filter 4 and the low-pass filter 5. Then, the data is output to the A / D converter 8 of the arithmetic processing board 7, converted into digital-valued audio data by the A / D converter 8, and then output to the CPU 9.

【0029】CPU部9は、音声検出部1・1からの両
音声データを取り込むと、処理切替スイッチ14からの
切替データ信号により指定された処理内容でもって両音
声データをDSP部10と協調しながらデータ処理する
ことになる。
When the CPU 9 captures both voice data from the voice detectors 1 and 1, the CPU 9 cooperates with the DSP 10 according to the processing content specified by the switching data signal from the processing switch 14. While processing data.

【0030】具体的には、例えば切替データ信号が第1
のデータ処理を指定していたとすると、例えば図7に示
すように、主バーナ燃焼時や主バーナ失火時、完全消火
時等における各音声データがFFT変換されてFFTス
ペクトルデータがそれぞれ求められることになる。この
後、図8ないし図10 に示すように、これらのFFT
スペクトルデータの相関度を示すヒーレンス値が算出さ
れることになる。
Specifically, for example, when the switching data signal is the first
As shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. 7, each voice data at the time of main burner combustion, main burner misfire, complete fire extinguishing, etc. is subjected to FFT conversion to obtain FFT spectrum data. Become. Thereafter, as shown in FIG. 8 to FIG.
A healence value indicating the degree of correlation of the spectrum data is calculated.

【0031】即ち、コヒーレンス値の算出方法を詳細に
説明すると、信号Xk に対し、信号Yk が(1)式で与
えられたとする。
That is, the method of calculating the coherence value will be described in detail. It is assumed that the signal Y k is given by the equation (1) for the signal X k .

【0032】[0032]

【数1】 (Equation 1)

【0033】尚、Nk は、Xk と相関のない雑音信号成
分である。ここで、クロスパワースペクトルXk k *
は、(2)式で示される。尚、Xk およびYk を複素数
とし、“*”が付与された数値を共役複素数とする。
N k is a noise signal component having no correlation with X k . Here, the cross power spectrum X k Y k *
Is represented by the equation (2). Note that X k and Y k are complex numbers, and a numerical value with “*” is a conjugate complex number.

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】(2)式のM回平均値は、( )m をm番
目のサンプル系列に属するとすると、(3)式で示され
る。
The average value of M times in equation (2) is represented by equation (3), where () m belongs to the m-th sample sequence.

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】そして、(3)式における右辺の第2項
は、M→∞であったとすると、“0”となる。従って、
Mを十分に大きな値にすると、(4)式が得られること
になる。尚、数値の上部に付された“─”は、平均値を
示している。
Then, the second term on the right side of the equation (3) becomes "0" if M → ∞. Therefore,
If M is set to a sufficiently large value, equation (4) will be obtained. It should be noted that “─” attached above the numerical value indicates an average value.

【0038】[0038]

【数4】 (Equation 4)

【0039】また、Vk =Hk k とすると、コヒーレ
ンス値(r2(k))は、その定義式より(5)式となる。
If V k = H k X k , the coherence value (r 2 (k)) is given by equation (5) according to the definition equation.

【0040】[0040]

【数5】 (Equation 5)

【0041】ここで、Xk =Xr (k) +jXi (k) 、Y
k =Yr (k) +jYi (k) である。さらに、Xr (k) を
簡略化してXr 、同様にYr (k) をYr 、Xi (k) をX
i 、Yi (k) をYi で表記すると、分子部分が(6)式
で示されると共に、分母部分が(7)式で示されること
になる。
Here, X k = X r (k) + jX i (k), Y
k = a Y r (k) + jY i (k). Furthermore, X r a simplified X r (k), likewise Y r (k) the Y r, X i and (k) X
When i and Y i (k) are represented by Y i , the numerator portion is represented by Expression (6), and the denominator portion is represented by Expression (7).

【0042】[0042]

【数6】 (Equation 6)

【0043】[0043]

【数7】 (Equation 7)

【0044】そして、(6)式および(7)式の平均化
をさらに進めると、コヒーレンス値(r2(k))は、
(8)式で定義されることになる。
Further, by further averaging the expressions (6) and (7), the coherence value (r 2 (k)) becomes
It will be defined by equation (8).

【0045】[0045]

【数8】 (Equation 8)

【0046】これにより、音声データから求められたF
FTスペクトルデータを基にしてX r 、Xi 、Yr 、Y
i が求められた後、これらの値が上記の(8)式に代入
されることによって、FFTスペクトルデータのコヒー
レンス値が算出されることになる。
Thus, the F obtained from the audio data
X based on FT spectrum data r, Xi, Yr, Y
iAre obtained, these values are substituted into the above equation (8).
The FFT spectrum data
The reference value will be calculated.

【0047】以上のようにしてコヒーレンス値が算出さ
れると、下記の(9)式から所定の周波数領域(f1〜
f2)のコヒーレンス値の積分値(評価値R)が求めら
れることになる。尚、f1およびf2は、例えば図8お
よび図9における800Hz〜1kHzの範囲のよう
に、火炎燃焼音を含む領域の下限周波数と上限周波数と
をそれぞれ示したものである。
When the coherence value is calculated as described above, a predetermined frequency region (f1 to f1) is calculated from the following equation (9).
The integrated value (evaluation value R) of the coherence value of f2) is obtained. Note that f1 and f2 indicate the lower limit frequency and the upper limit frequency of the region including the flame combustion noise, for example, in the range of 800 Hz to 1 kHz in FIGS. 8 and 9.

【0048】[0048]

【数9】 (Equation 9)

【0049】この後、上記の積分値が評価値RとしてC
PU部9からD/A変換部13およびPO部12を介し
てアナログ出力系19およびデジタル出力系20に出力
されることになり、D/A変換部13は、評価値Rをア
ナログ信号に変換した後、各アナログ出力系19に出力
することになる。一方、PO部12は、評価値Rをパラ
レル形式で各デジタル出力系20に出力することにな
る。そして、評価値Rがアナログ出力系19やデジタル
出力系20を介して図示しない判別装置に出力され、判
別装置において規定値と比較されることによって、燃焼
状況の把握に使用されることになる。
Thereafter, the above integral value is used as an evaluation value R as C
It is output from the PU unit 9 to the analog output system 19 and the digital output system 20 via the D / A conversion unit 13 and the PO unit 12, and the D / A conversion unit 13 converts the evaluation value R into an analog signal. After that, the signal is output to each analog output system 19. On the other hand, the PO unit 12 outputs the evaluation value R to each digital output system 20 in a parallel format. Then, the evaluation value R is output to the discriminating device (not shown) via the analog output system 19 and the digital output system 20, and is compared with a specified value in the discriminating device, so that it is used for grasping the combustion state.

【0050】一方、切替データ信号が第2のデータ処理
を指定していたとすると、第1のデータ処理の場合と同
様にコヒーレンス値が求められた後、下記の(10)式
から第1周波数領域(fh1〜fh2)のコヒーレンス
値の積分値と、第2周波数領域(fl1〜fl2)のコ
ヒーレンス値の積分値との比が評価値Rとして求められ
ることになる。尚、fh1およびfh2は、例えば図8
および図9における800Hz〜1kHzの範囲のよう
に、火炎燃焼音を含む高周波領域の下限周波数と上限周
波数とをそれぞれ示したものであり、fl1およびfl
2は、例えば400Hz〜600Hzの範囲のように、
火炎燃焼音を含まない低周波領域の下限周波数と上限周
波数とをそれぞれ示したものである。
On the other hand, if the switching data signal specifies the second data processing, the coherence value is obtained as in the case of the first data processing, and then the first frequency domain is obtained from the following equation (10). The ratio between the integral value of the coherence value of (fh1 and fh2) and the integral value of the coherence value of the second frequency region (fl1 and fl2) is obtained as the evaluation value R. Note that fh1 and fh2 are, for example, as shown in FIG.
9 shows a lower limit frequency and an upper limit frequency of a high frequency region including the flame combustion noise, respectively, as in the range of 800 Hz to 1 kHz in FIG.
2 is, for example, in the range of 400 Hz to 600 Hz,
FIG. 4 shows a lower limit frequency and an upper limit frequency of a low frequency region that does not include a flame combustion sound.

【0051】[0051]

【数10】 (Equation 10)

【0052】この後、上記の評価値RがCPU部9から
D/A変換部13およびPO部12に出力されることに
なり、D/A変換部13は、評価値Rをアナログ信号に
変換した後、各アナログ出力系19に出力することにな
る。一方、PO部12は、評価値Rをパラレル形式で各
デジタル出力系20に出力することになる。そして、こ
の評価値Rは、アナログ出力系19やデジタル出力系2
0を介して図示しない判別装置に出力され、判別装置に
おいて規定値と比較されることによって、燃焼状況の把
握に使用されることになる。
Thereafter, the evaluation value R is output from the CPU unit 9 to the D / A conversion unit 13 and the PO unit 12, and the D / A conversion unit 13 converts the evaluation value R into an analog signal. After that, the signal is output to each analog output system 19. On the other hand, the PO unit 12 outputs the evaluation value R to each digital output system 20 in a parallel format. The evaluation value R is calculated based on the analog output system 19 and the digital output system 2.
The signal is output to a discriminating device (not shown) through 0, and is compared with a specified value in the discriminating device to be used for grasping the combustion state.

【0053】以上のように、本実施例の燃焼状況検知方
法は、バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段
から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関度を求
め、該相関度を規定値と比較することによって、バーナ
の燃焼状況を検知するようになっている。より具体的に
は、バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段
(マイクプローブ2等)から音声信号を獲得し、これら
音声信号のFFTスペクトルデータからコヒーレンス値
を求め、該コヒーレンス値を基にして得られた評価値を
規定値と比較することによって、バーナの燃焼状況を検
知するようになっている。
As described above, according to the combustion state detecting method of the present embodiment, audio signals are obtained from a plurality of systems of audio detecting means forming a pair with the burner, the correlation of these audio signals is obtained, and the correlation is obtained. Is compared with a specified value to detect the combustion state of the burner. More specifically, audio signals are obtained from a plurality of systems of audio detection means (such as the microphone probe 2) paired with the burner, coherence values are obtained from FFT spectrum data of these audio signals, and the coherence values are determined based on the coherence values. The combustion state of the burner is detected by comparing the evaluation value obtained as described above with a specified value.

【0054】これにより、燃焼条件の変化により音声が
変化すると、この音声を検出する音センサから獲得され
た音声信号も変化することになるが、これらの音声信号
は、同一の音声を検出して形成されたものであるため、
変化量が相関を有したものになっている。従って、これ
らの音声信号の特定の周波数帯域における相関度は、燃
焼条件の変化により音声が変化しても、燃焼状況に対応
した値を示すことになる。これにより、燃焼状況を把握
する際に用いられる規定値が一定にされていても、相関
度が燃焼状況に対応しているため、高い信頼性でもって
燃焼状況を認識することが可能になっている。
As a result, when the sound changes due to a change in the combustion conditions, the sound signal obtained from the sound sensor for detecting the sound also changes. However, these sound signals are detected by detecting the same sound. Because it was formed,
The amount of change has a correlation. Therefore, the degree of correlation of these audio signals in a specific frequency band indicates a value corresponding to the combustion state even if the audio changes due to a change in combustion conditions. As a result, even if the specified value used for grasping the combustion state is fixed, the degree of correlation corresponds to the combustion state, so that the combustion state can be recognized with high reliability. I have.

【0055】さらに、本実施例の燃焼状況検知方法は、
異なる周波数領域における相関度の比を評価値として燃
焼状況を監視するようになっている。これにより、相関
度の比を評価値とすることにより無相関雑音に対する変
動を分母と分子とで相殺することが可能になっているこ
とから、2系統の音声検出部1・1に白色雑音(電気的
なノイズ成分等)が燃焼音に比較して大量に混入した場
合でも、高い信頼性でもって燃焼状況を認識することが
可能になっている。
Further, the combustion state detecting method of this embodiment is as follows.
The combustion state is monitored using the ratio of the degree of correlation in different frequency regions as an evaluation value. This makes it possible to cancel the variation with respect to the uncorrelated noise by the denominator and the numerator by using the correlation degree ratio as the evaluation value, so that the white noise ( Even if a large amount of electrical noise components are mixed in with the combustion noise, the combustion state can be recognized with high reliability.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明は、以上のように、バーナに対し
て対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得
し、これら音声信号の相関度を求め、該相関度を規定値
と比較することによって、バーナの燃焼状況を検知する
構成である。
As described above, according to the present invention, audio signals are acquired from a plurality of systems of audio detection means forming a pair with a burner, the degree of correlation of these audio signals is obtained, and the degree of correlation is defined as a specified value. The configuration is such that the combustion state of the burner is detected by comparison.

【0057】これにより、燃焼条件の変化により音声が
変化しても、音声データの相関度が燃焼状況に対応した
値を示すため、燃焼状況を把握する際に用いられる規定
値が一定にされていても、高い信頼性でもって燃焼状況
を認識することが可能であるという効果を奏する。
Thus, even if the sound changes due to a change in the combustion condition, the correlation value of the sound data indicates a value corresponding to the combustion state, so that the prescribed value used for grasping the combustion state is fixed. However, there is an effect that the combustion state can be recognized with high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】バーナ燃焼時のセンサ対出力相互の相関度−周
波数の関係を示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a correlation-frequency relationship between a sensor and an output during burner combustion.

【図3】バーナ失火時のセンサ対出力相互の相関度−周
波数の関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a correlation-frequency relationship between a sensor and an output when a burner misfires.

【図4】バーナセンサ出力と他のバーナのセンサ出力相
関度−周波数の関係を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a burner sensor output and a sensor output correlation degree-frequency of another burner.

【図5】バーナ消火時のセンサ対出力相互の相関度−周
波数の関係を示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing a correlation-frequency relationship between sensors and outputs when a burner is extinguished.

【図6】燃焼状況検知装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a combustion state detecting device.

【図7】音声のFFTスペクトルデータを示すグラフで
ある。
FIG. 7 is a graph showing speech FFT spectrum data.

【図8】主バーナ燃焼時のコヒーレンス値を示すグラフ
である。
FIG. 8 is a graph showing a coherence value during main burner combustion.

【図9】主バーナ失火時のコヒーレンス値を示すグラフ
である。
FIG. 9 is a graph showing a coherence value when a main burner misfires.

【図10】完全消火時のコヒーレンス値を示すグラフで
ある。
FIG. 10 is a graph showing a coherence value at the time of complete fire extinguishing.

【図11】従来の音響式着火検知装置を示すブロック図
である。
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional acoustic ignition detection device.

【図12】上記音響式着火検知装置における要部配置図
である。
FIG. 12 is a layout diagram of main parts in the acoustic ignition detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 音声検出部 2 マイクプローブ 3 アンプ 4 ハイパスフィルタ 5 ローパスフィルタ 6 トリマ 7 演算処理ボード 8 A/D変換部 9 CPU部 10 DSP部 11 PI部 12 PO部 13 D/A変換部 14 処理切替スイッチ 15 アンプ 16 トリマ 17 表示器 18 ランプ 19 アナログ出力系 20 デジタル出力系 25A 主バーナ 21A1 音センサ 21A2 音センサReference Signs List 1 voice detection unit 2 microphone probe 3 amplifier 4 high-pass filter 5 low-pass filter 6 trimmer 7 arithmetic processing board 8 A / D conversion unit 9 CPU unit 10 DSP unit 11 PI unit 12 PO unit 13 D / A conversion unit 14 processing changeover switch 15 Amplifier 16 Trimmer 17 Display 18 Lamp 19 Analog output system 20 Digital output system 25A Main burner 21A 1 sound sensor 21A 2 sound sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 悟 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 河野 達夫 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 中田 健彦 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内 (72)発明者 足立 成人 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23N 5/24 G01H 17/00 F27D 21/00 F27D 7/06──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Satoru Taniguchi 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute (72) Inventor Tatsuo Kono Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo 1-5-5 Takatsukadai Kobe Steel, Ltd.Kobe Research Institute (72) Inventor Takehiko Nakata 2-3-1, Shinhama, Araimachi, Takasago City, Hyogo Prefecture Kobe Steel, Ltd. Takasago Works (72) Invention Person Adachi Adult 2-3-1 Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside Kobe Steel, Ltd. Takasago Works (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) F23N 5/24 G01H 17/00 F27D 21 / 00 F27D 7/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バーナの燃焼状況を音声信号を基にして
検知する燃焼状況検知方法において、 上記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段か
ら音声信号を獲得し、これら音声信号の相関度を求め、
該相関度を規定値と比較することによって、上記バーナ
の燃焼状況を検知することを特徴とする燃焼状況検知方
法。
1. A combustion state detection method for detecting a combustion state of a burner based on a sound signal, wherein sound signals are obtained from a plurality of systems of sound detection means forming a pair with the burner, and a correlation between the sound signals is obtained. Ask for degree,
A combustion state detection method, wherein the combustion state of the burner is detected by comparing the degree of correlation with a specified value.
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